Lensa merupakan alat optik sederhana yang sangat penting terutama bagi mereka yang memiliki masalah dengan indera penglihatan. Namun, selain dapat dimanfaatkan sebagai lensa kacamata, lensa juga banyak dimanfaatkan pada banyak aplikasi alat optik lain seperti kamera, teropong, bahkan lup yang sederhana.
Pengertian Lensa
Banyak orang yang kebingungan membedakan antara cermin dan juga lensa. Lensa sendiri adalah alat optik sederhana yang memiliki sifat meneruskan atau membiaskan cahaya sementara cermin bersifat memantulkan cahaya.
Cahaya sendiri memiliki dua karakteristik yakni dapat dipantulkan dan dapat dibiaskan. Ilmuwan muslim yang sangat fokus dalam meneliti cahaya dan juga alat optik adalah Ibn Al Haytham sekitar tahun 965 sampai 1040 Masehi.
Ibn Al Haytham bereksperimen menggunakan cermin berbeda seperti datar, parabola, bulat, cekung, cembung dan silindris. Alat optik berupa kacamata sudah ditemukan pada abad ke 13 Masehi di masa Keemasan Peradaban Islam.
Lensa Cekung
Lensa cekung adalah lensa dengan bagian tengah yang lebih tipis dibandingkan bagian tepi lensa. Lensa cekung mempunyai tiga macam jenis yakni lensa cekung ganda (bikonkaf), lensa cekung cembung (konkaf konveks) dan lensa cekung datar (plankonkaf).
- Lensa Dobel Cekung
Lensa cekung adalah lensa yang bersifat menyebarkan berkas sinar sejajar yang diterima (divergen). Lensa dobel cekung mempunyai dua buah permukaan lengkung (bikonkaf) oleh karena itu lensa cekung mempunyai dua titik fokus dan dua jari-jari kelengkungan.
Lensa cekung adalah lensa negative karena titik fokus (F) dan jari-jari kelengkungan (R) bernilai negative. Ada tiga sinar istimewa dari peristiwa pembiasan cahaya oleh lensa cekung:
- Berkas sinar yang melewati titik fokus lensa akan dibiaskan sejajar sumbu utama
- Berkas sinar yang melewati titik pusat optik lensa tidak dibiaskan
- Berkas sinar sejajar sumbu utama akan dibiaskan seolah datang dari titik fokus lensa
Dibutuhkan setidaknya dua berkas sinar utama untuk membentuk bayangan oleh lensa cekung. Bayangan yang terbentuk oleh lensa cekung selalu bersifat maya karena terbentuk lewat perpotongan perpanjangan sinar bias.
- Lensa Plan Konkaf
Lensa plan konkaf atau lensa cekung datar memiliki bentuk seperti lapangan skateboard yang mana pada salah satu sisi lensa memiliki bentuk datar sementara sisi yang lain berbentuk cekung.
- Lensa Konkaf Konveks
Lensa konkaf konveks atau lensa cekung cembung memiliki bentuk seperti mangkuk yang salah satu sisinya berbentuk cekung sementara sisi lainnya cembung.
Lensa Cembung
Lensa cembung adalah lensa yang bagian tengah lebih tebal dibandingkan bagian tepi lensa. Ada tiga macam lensa cembung yakni lensa cembung ganda (bikonveks), lensa cembung datar (plankonveks), dan lensa cembung cekung (konveks konkaf).
- Lensa Dobel Cembung
Lensa dobel cembung atau bikonveks adalah lensa yang mempunyai dua buah permukaan lengkung. Oleh karena itu lensa cembung mempunyai dua jari-jari kelengkungan dan dua titik fokus. Panjang fokus lensa cembung berhubungan dengan ketebalan lensanya sendiri.
Apabila lensa lebih tebal akan membuat panjang fokusnya lebih pendek. Terdapat tiga sinar istimewa pada lensa cembung:
- Berkas sinar yang melalui titik fokus akan dibiaskan sejajar sumbu utama
- Berkas sinar yang datang sejajar dengan sumbu utama akan dibiaskan lewat titik fokus utama (F)
- Berkas sinar lewat titik pusat optik (O) akan diteruskan tanpa dibiaskan
Diperlukan dua berkas sinar utama atau perpanjangan berkas sinar utama yang saling berpotongan untuk menentukan bayangan yang terbentuk oleh lensa cembung.
- Jika bayangan terbentuk dari perpotongan sinar bias maka bayangan yang terbentuk bersifat nyata
- Jika bayangan terbentuk dari perpotongan perpanjangan sinar bias maka bayangan yang terbentuk bersifat maya
Berikut adalah sifat bayangan yang terbentuk oleh pembiasan lensa cembung:
- Benda berada di ruang I maka bayangan yang terbentuk bersifat maya, diperbesar, tegak
- Benda berada di ruang II maka bayangan terbentuk bersifat nyata, diperbesar dan terbalik
- Benda berada di ruang III bayangan terbentuk bersifat nyata, diperkecil dan terbalik
- Lensa Plan Konveks
Lensa plankonveks adalah lensa cembung datar yang salah satu sisinya datar sementara sisi yang lain adalah cembung.
- Lensa Miniskus Cembung
Lensa miniskus cembung mempunyai sisi yang mirip dengan bulan sabit dimana bagian tengahnya lensa lebih tebal dibandingkan bagian tepinya.
Rumus Lensa
- Rumus Lensa Cembung
Lensa cembung bersifat memfokuskan atau mengumpulkan berkas sinar sejajar yang diterima sehingga disebut sebagai lensa konvergen. Pada lensa cembung, jari-jari kelengkungan (R) serta titik fokus (F) bertanda positif (+). Oleh karena itu lensa cembung disebut sebagai lensa positif.
1/s + 1/s’ = 1/f
Jari-jari kelengkungan lensa memiliki besar dua kali jarak fokus lensa (R = 2F) sehingga f = ½ R
1/s + 1/s’ = 2/R
Keterangan:
s = jarak benda (m)
s’ = jarak bayangan (m)
f = jarak fokus lensa (m)
R = jari-jari kelengkungan lensa (m)
Aturan tanda yang berlaku untuk lensa cembung sebagai berikut:
- Untuk lensa cembung (+) maka jari-jari kelengkungan lensa (R) dan jarak fokus (f) bertanda positif
- Benda selalu dianggap berada di depan lensa maka s selalu bertanda positif
- Bayangan (s’) bertanda positif jika terbentuk di belakang lensa (bayangan nyata) dan bertanda negatif jika terbentuk di depan lensa (bayangan maya)
- Rumus Lensa Cekung
Baik pada lensa cembung maupun lensa cekung memiliki rumus yang sama untuk menghitung jarak benda (s), jarak bayangan (s’), jarak fokus (f) dan jari-jari kelengkungan lensa (R).
1/s + 1/s’ = 1/f
1/s + 1/s’ = 2/R
Aturan tanda yang berlaku untuk lensa cekung sebagai berikut:
- Untuk lensa cekung (-) maka jari-jari kelengkungan lensa (R) dan juga jarak fokus (f) sama-sama bertanda negative
- Benda dianggap selalu berada di depan lensa maka s selalu bertanda positif
- Bayangan (s’) bertanda negative jika berada di depan lensa (bayangan maya) dan bertanda positif jika ada di belakang lensa (bayangan nyata)
- Rumus Hitung Perbesaran Bayangan pada Lensa
Untuk menghitung perbesaran bayangan yang dihasilkan baik oleh lensa cekung maupun lensa cembung menggunakan persamaan berikut:
M = |h’/h| = |s’/s|
Keterangan:
h = tinggi benda di depan lensa
h’ = tinggi bayangan yang terbentuk
M = perbesaran benda, tanda harga mutlak | | menunjukkan bahwa harga M positif
Contoh Soal Lensa
Lilin diletakkan 100 cm di depan lensa cekung dengan jarak fokus 20 cm. Tentukan jarak bayangan terbentuk.
Jawab:
1/s + 1/s’ = 1/f
1/s’ = 1/f – 1/s
1/s’ = (1/-20) – 1/100
1/s’ = -6/100
s’ = -16,67 cm
Cahaya saat melewati lensa akan dibiaskan. Banyak alat optik yang memanfaatkan lensa seperti teropong, mikroskop, lup, kacamata dan lainnya. Alat optik yang menggunakan aplikasi lensa semakin berkembang pesat dari abad ke 16 dan 17 Masehi.